Uranio,
de símbolo U, es un elemento metálico
radiactivo, principal combustible de los reactores
nucleares. Su número atómico es
92 y es un miembro de los actínidos del
sistema periódico.
El uranio fue descubierto en 1789, en la pechblenda,
por el químico alemán Martin Heinrich
Klaproth, quien le puso ese nombre por el planeta
Urano. Fue aislado en estado metálico
en 1841. Las propiedades radiactivas del uranio
fueron demostradas en 1896, cuando el físico
francés Antoine Henri Becquerel produjo
(por la acción de una sal fluorescente
denominada uranilsulfato de potasio) una imagen
en una placa fotográfica cubierta con
una sustancia que absorbía la luz. Las
investigaciones sobre la radiactividad que siguieron
al experimento de Becquerel condujeron al descubrimiento
del radio y a nuevos conceptos de la organización
atómica. Véase Átomo; Energía
nuclear.
PROPIEDADES
DEL URANIO
El
uranio tiene un punto de fusión de 1.132
°C, un punto de ebullición de 3.818
°C y una densidad de 19,05 g/cm3 a 25 °C;
la masa atómica del elemento es 238,029.
Tiene tres formas cristalinas; una de ellas,
la que se obtiene a unos 770 °C, es maleable
y dúctil. El uranio es soluble en ácido
nítrico y clorhídrico, y es insoluble
en los álcalis. Desplaza al hidrógeno
de los ácidos minerales y de las disoluciones
salinas de metales como el mercurio, la plata,
el cobre, el estaño, el platino y el
oro. Cuando está finamente dividido,
arde con facilidad en el aire a temperaturas
de 150 a 175 °C. A 1.000 °C, reacciona
con el nitrógeno y forma un nitruro amarillo.
El
uranio tiene estados de oxidación de
3, 4, 5 y 6. Entre los compuestos hexapositivos
están el trióxido de uranio (UO3)
y el cloruro de uranilo (UO2Cl2). El tetracloruro
de uranio (UCl4) y el dióxido de uranio
(UO2) son ejemplos de compuestos tetrapositivos
o uranosos. Por lo general, estos últimos
compuestos son estables, aunque expuestos excesivamente
al aire revierten a la forma hexapositiva. Las
sales de uranilo, como el cloruro, se pueden
descomponer en presencia de luz intensa y materia
orgánica.
ESTADO
NATURAL DEL URANIO
El
uranio no existe en estado libre en la naturaleza,
sino que se encuentra como óxido o sal
compleja en minerales como la pechblenda y la
carnotita. Tiene una proporción media
en la corteza terrestre de unas 2 partes por
millón y, entre los elementos, ocupa
el lugar 48 en abundancia natural. El uranio
puro contiene más de un 99% del isótopo
uranio 238, menos de un 1% del isótopo
fisible uranio 235 y cantidades menores de uranio
234, formado por la desintegración radiactiva
del uranio 238. Entre los isótopos del
uranio producidos artificialmente están
el uranio 233, el uranio 237 y el uranio 239.
Se conocen los isótopos con números
másicos entre 222 y 242.
EXTRACCIÓN
DE URANIO
En
el procedimiento clásico para extraer
uranio se separa la pechblenda y se mezcla con
ácido sulfúrico y ácido
nítrico. El uranio se disuelve así
formando sulfato de uranilo (UO2SO4); el radio
y los demás metales que se encuentran
en la mena de pechblenda se precipitan como
sulfatos. Al añadir hidróxido
de sodio, el uranio precipita como diuranato
de sodio (Na2U2O7·6H2O), conocido también
como óxido amarillo de uranio. Para obtener
uranio de la carnotita, se trata la mena, finamente
triturada, con una disolución caliente
de sosa y potasa cáustica para disolver
el uranio, el radio y el vanadio. Después
de eliminar la roca madre arenosa por medio
del lavado, se trata la disolución con
ácido sulfúrico y cloruro de bario.
Una disolución cáustica alcalina
añadida al líquido restante precipita
el uranio y el radio, aumentando su concentración.
Estos métodos clásicos de extraer
uranio de sus minerales han sido sustituidos
actualmente por otros procedimientos, como el
método de extracción con disolventes,
el intercambio iónico y el método
de volatilidad. Para el método de producción
del isótopo artificial uranio 233, véase
Torio.
APLICACIONES DEL URANIO
Después
del descubrimiento de la fisión nuclear,
el uranio se convirtió en un metal estratégico.
Al principio, su uso estaba prácticamente
restringido a la producción de armas
nucleares. En 1954 se empezó a utilizar
el uranio enriquecido con el isótopo
235 para el desarrollo de plantas nucleares.
En tiempos de paz, se discutieron sus aplicaciones
en la Conferencia Internacional sobre la Utilización
Pacífica de la Energía Atómica
de 1955, 1958 y 1964, celebradas en Ginebra
(Suiza).
El
potencial de uranio como fuente de energía
industrial se hizo evidente con la botadura
en 1954 del primer submarino movido por energía
nuclear, el Nautilus de Estados Unidos. Las
plantas de energía convencional, que
producen 60.000 kW de electricidad, consumen
unos 18 millones de kg de carbón por
mes. Una planta nuclear de 60.000 kW sólo
requiere 7 kg de uranio 235 por mes. Sin embargo,
los problemas de escasez del uranio, de seguridad
de las plantas y de almacenaje de los productos
residuales del uranio y el plutonio radiactivos,
han impedido la completa ejecución del
potencial de la energía nuclear.
Las
menas de uranio están ampliamente distribuidas
por todo el mundo. Los sedimentos de pechblenda,
la mena más rica en uranio, se encuentran
principalmente en Canadá, República
Democrática del Congo y Estados Unidos.
En 1955 se descubrió en Colorado (Estados
Unidos) un mineral llamado cofinita, una mena
de alta calidad que contiene casi un 61% de
uranio. Más tarde se encontraron sedimentos
de este mineral en otros países. En 1998,
la producción mundial de uranio fue de
unas 33.800 toneladas, siendo Canadá,
Australia, Níger, Namibia y Estados Unidos
los principales países productores.
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